[发明专利]基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统，其特征在于：包括信号采集模块、无线通讯模块、TBM上位机；所述信号采集模块，包括压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器，压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器均设有信号处理模块，信号处理模块将接收到的实时信息转换为数字信息；且压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器分别与一个无线通讯模块连接，在推进油缸的液压管内设有压力传感器Ⅰ和流量传感器，在冲击油缸的液压管内设有压力传感器Ⅱ，压力传感器Ⅰ检测推进油缸的液压管的油液压力经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内，流量传感器检测推进油缸的液压管的油液流量情况经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内；压力传感器Ⅱ检测冲击油缸的液压管内的油液压力情况经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内；

其监测方法的步骤如下：

S1，将压力传感器Ⅰ和流量传感器装入TBM锚杆钻机的推进油缸的液压管中；

S2，测量推进油缸非工作时的油液压力和油液流量；压力传感器Ⅰ测得推进油缸非工作时的油液压力信号，信号处理模块将压力传感器Ⅰ测得的实时数据转化为数字信号并作为初始值通过无线通信模块传输至TBM上位机；流量传感器测得推进油缸非工作时的油液流量信号，信号处理模块将流量传感器测得的实时数据转化为数字信号并作为初始值通过无线通信模块传输至TBM上位机；

S3，将压力传感器Ⅱ装入TBM锚杆钻机的冲击油缸的液压管中；

S4，测量冲击油缸非工作时的油液压力；

压力传感器Ⅱ测得冲击油缸的非工作时的油液压力信号，信号采集模块将压力传感器Ⅱ测得的实时数据转化为数字信号，并作为初始值通过无线通信模块传输至TBM上位机；

S5，TBM锚杆钻机工作，推进油缸的液压管内进油，压力传感器Ⅰ和流量传感器实时检测当前地层下推进油缸的液压管的实时油液压力Pt和实时油液流量Qt；冲击油缸的液压管内也进油，压力传感器Ⅱ检测实时检测当前地层下冲击油缸的液压管内实时油液压力Pi；

S6，压力传感器Ⅰ、流量传感器、压力传感器Ⅱ检测的当前地层的实时数据通过各自的信号处理模块处理后上传到TBM上位机内；

S7，TBM上位机根据得到的实时检测数据，计算当前地层的TBM锚杆钻机钻进速度Vt、钻进深度Lt以及围岩强度；

S8，重复步骤S5-S7，得到不同地层下对应的TBM锚杆钻机钻进速度、钻进深度以及围岩强度，进而得到不同地层下TBM锚杆钻机钻进速度的变化、钻进深度的变化以及围岩强度的变化。

2.根据权利要求1所述的基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统，其特征在于，在步骤S7中，具体步骤为：

S7.1，数据预处理；

TBM上位机对获得的所有数据进行清洗，包括但不限于非正常钻进过程的数据；

S7.2，计算钻入深度：

Lt=Qt/((St-Kt)²*π)；

式中，St为推进油缸缸径；Kt为推进油缸杆径；Qt为推进油缸的液压管的实时油液流量；

S7.3，计算钻进速度：

Vt=Lt/T

式中，T为工作时长；

S7.4，计算冲击力：

F=Pi*St；

式中，Pi为冲击油缸的液压管内实时油液压力；St为推进油缸缸径；

S7.5，将获得的钻入深度Lt、钻进速度Vt、冲击力F与数据库中数据进行比较得到岩石强度。